TD-SCDMA基礎及原理闡述ppt課件

TD-SCDMA基礎及原理,大唐移動通信設備有限公司,.,2,PARTI,移動通信基礎,.,3,現(xiàn)代通信的歷史,1880壁式電話,1947撥盤電話,1878手持電話,1910桌式電話,1986-961G,1997-20012G,2002-3G,.,4,古代通信,聲波通信晨鐘暮鼓戌樓鳴夕鼓，山寺響晨鐘光波通信烽燧“晝則舉烽，夜則舉火”旗語,.,5,有線通信的起源,電報的發(fā)明1838年，畫家出身的莫爾斯發(fā)明了電報機電話的發(fā)明年月日，貝爾通過送話機喊道：“沃森先生，請過來！我有事找你！”,.,6,有線信道,有線信道（恒參量）雙絞線同軸電纜光導纖維（光纜）,.,7,無線通信的起源,麥氏方程1864英國物理學家麥克斯韋(Maxwell)以理論推導出電磁波應該存在的結論。赫茲試驗1888德國物理學家赫茲(Hertz)以試驗來證明麥克斯韋的理論,.,8,無線電波,是電磁波的一種。無線電波只占整個電磁波頻譜的一部分。頻率在30kHz至3000GHz無需通過有線媒介傳播。,.,9,無線電波的特性,衍射,反射,折射,散射,.,10,移動通信的誕生,1880年，A.GBell發(fā)明了世界上的第一個光學電話。1901年，Marconi開始了世界上第一個陸地無線移動電話。1910年，Ericsson夫婦發(fā)明了世界上第一個汽車電話。,.,11,移動通信的演進,1921年，底特律警察安裝了第一批陸地移動無線電話系統(tǒng)。1924年，BELL實驗室聲稱發(fā)明了第一版移動雙向語音無線電話。1946年，BELL實驗室引入第一批商用移動無線電話服務。1948年，BELL系統(tǒng)發(fā)明了晶體管，逐漸取代了電子管。,.,12,移動通信的演進,1958年，德州儀器（TI）發(fā)明了集成電路。引發(fā)了電子工業(yè)的一場新的革命。1964年，Bell系統(tǒng)開始引入增強型移動電信服務（IMTS）。雙工，自動撥號，頻道自動選擇。,.,13,移動通信的三種損耗,路徑損耗電波空間傳播大范圍內的變化趨勢變化最為緩慢慢衰落損耗建筑物的阻擋中等范圍內的變化趨勢變化較緩慢快衰落損耗多徑傳播分為空間選擇性衰落頻率選擇性衰落時間選擇性衰落,Pr/Pt,d=vt,.,14,移動通信的三種效應,遠近效應路徑損耗,陰影效應慢衰落損耗,多普勒效應快衰落損耗,.,15,信道條件對接收信號的影響,AirtoAir:Fastfading(almostfrequencynon-selective,verytimeselective),.,16,信道條件對接收信號的影響,GroundtoGround:Slowfading(highlyfrequencyselective,notverytimeselective),.,17,信道條件對接收信號的影響,AirtoGround:Worstcase(frequencyandtimeselective),.,18,蜂窩系統(tǒng)的誕生,第一個商用蜂窩無線系統(tǒng)。1969年，BELL實驗室。6個信道，450MHz，頻率再用。225英里沿線的火車上。付費電話。,.,19,蜂窩系統(tǒng)的目的,更多的頻譜再用以及提高系統(tǒng)容量在寬帶接入中降低時延降低碼間干擾利用可視徑緩解遠近效應降低功耗,.,20,蜂窩小區(qū)的分類,宏小區(qū)郊區(qū)微小區(qū)城區(qū)微微小區(qū)室內,.,21,切換（Handoff）,.,22,第一代移動電話的出現(xiàn),第一個手提蜂窩電話由MartinCooper于1973年4月3日打通。Motorola公司研發(fā)。磚頭狀，重達850克的電話Motorolas“DynaTAC”第一個引入商業(yè)市場的蜂窩電話。重量:454克.價格:US$3,500,.,23,第一代移動電話,第一代的移動電話系統(tǒng)屬于模擬系統(tǒng)。主要用于語音傳輸例子：AMPS,TACS缺點：系統(tǒng)容量低。通話品質差。容易被監(jiān)聽。兼容性能差。無國際漫游。,.,24,第一代移動電話,1G系統(tǒng)的年增長率為30to50%截至1990年，2000萬用戶需要改進:傳輸質量系統(tǒng)容量覆蓋率低保密性差,.,25,信號概念,定義數(shù)據的物理表示時間和空間的函數(shù)分類連續(xù)時間/離散時間連續(xù)取值/離散取值模擬信號=連續(xù)時間+連續(xù)取值數(shù)字信號=離散時間+離散取值周期信號參數(shù)周期頻率幅度相位,.,26,信號質量,SNR.信噪比（dB）SignaltonoiseRatioindBSIR.信干比（dB）SignaltoInterferenceRatioindBC/I.載干比（dB）CarrieroverInterferenceindBEb/No.SignalEnergyperbittonoisePowerDensityperhertz.Measureshowstrongthesignalis.,.,27,噪聲vs干擾,噪聲來源：接收機內熱噪聲宇宙噪聲不同的隨機干擾干擾來源其它同頻用戶小區(qū)內小區(qū)間其它同頻系統(tǒng),.,28,第二代移動電話（2G）,90年代初，北美引入IS-54。雙模數(shù)字標準，TDMA。1992年，歐洲引入了GSM。1992年，JDC在東京開始運營。1994年，高通公司推出IS-95系統(tǒng)。1995年，CDMA開始在香港運營。,.,29,第二代移動電話（2G）,第二代的系統(tǒng)為數(shù)字系統(tǒng)。可提供語音/數(shù)據/傳真?zhèn)鬏?，以及一系列加值型的服務。目前還在演進當中例子：GSM,CDMA在世界范圍內GSM是主要的無線標準：全世界72%的數(shù)字市場。全世界60%的無線市場。,.,30,多址技術,目標允許多個用戶同時共享一個頻譜資源方式空間（s）時間（t）頻率（f）擴譜（c）,.,31,時分復用,不同信道占用不同的時間。優(yōu)點:單載波比特速率靈活-多個時隙有效使用信道缺點:精確同步比特速率高,.,32,頻分復用,不同信道占用不同的頻率。優(yōu)點:無需同步連續(xù)發(fā)射也適用于模擬信號低比特速率（便宜）缺點:浪費帶寬不靈活保護間距窄帶濾波器對衰落敏感,.,33,碼分復用,不同信道占用不同的擴頻碼。優(yōu)點:節(jié)省帶寬抗干擾缺點：數(shù)據速率低復雜度高需要功率控制,.,34,混合復用方式,.,35,第二點五代移動電話(2.5G),為3G之前的過渡性產品2.5G的速度較2G增快許多(114kbps)例子：GeneralPacketRadioServiceGPRS（通用無線分組業(yè)務）,.,36,第二點七五代移動電話(2.75G),為2.5G之前后，3G之前的過渡性產品。2.75G的速度較2.5G又增快許多(384kbps)例子：EnhancedDataratesforGlobalEvaluation(EDGE)（全球演進式數(shù)據速率增強技術）,.,37,第三代移動電話(3G),1997年，在韓國舉辦的UMTS研討會上，寬帶CDMA被認為是第三代移動通信的主要技術之一。1999年，國際電信聯(lián)盟（ITU）正式確定下一代移動通信系統(tǒng)(比如，W-CDMA,cdma2000等)2001年，3G系統(tǒng)開始運營Cdma2000在韓國。UMTS在歐洲。Foma(和UMTS接近)在日本,.,38,第三代移動電話(3G),實現(xiàn)了任何人(whoever),在任何時間(whenever),任何地點(wherever),進行通信的夢想。3G傳輸速度2Mbps（靜止）384kbps（步行）144kbps（車載）具有語音、文字、靜態(tài)影像、動態(tài)影像等多媒體傳輸?shù)奶攸c與能力。取實際資料傳輸量為收費標準。于二零零三年至二零零五年間發(fā)展成熟,.,39,國際移動通信系統(tǒng)(IMT-2000)由ITU發(fā)起。通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)由ETSI發(fā)起。3G系統(tǒng)的基本特性:全世界范圍內通用用在所有的移動應用上提供最高速率達2Mbps的數(shù)據通信。提供更高的頻譜利用率,第三代(3G):標準,.,40,第三代：綜合環(huán)境,.,41,未來發(fā)展,低價化多功能體積小,淺談流動電話網絡,.,42,3G概念產品,可視眼罩電話,手杖上的電視電話,.,43,小結,.,44,PARTII,擴頻通信基礎,.,45,擴頻技術,定義：是把信息的頻譜展寬進行傳輸?shù)募夹g好處：帶寬與信噪比的互換(抗干擾)分類：跳頻、跳時、直接序列擴頻原理：香農定理,.,46,DSCDMA的原理,.,47,FH-CDMA的原理,.,48,DS-CDMA的簡單示例發(fā)送端,d0(t),t,t,t,c0(t),d1(t),t,t,t,c1(t),s1(t),s0(t),t,Tb,Tc,s(t)=s0(t)+s1(t),.,49,DS-CDMA的簡單示例接收端,b0(t)=s(t)c0(t),t,t,t,c0(t),s(t),b1(t)=s(t)c1(t),t,t,c1(t),s(t),t,Tb,Tb,+1,-1,-1,+1,.,50,CDMA系統(tǒng)干擾類型,f1,f2,Channel1,Channel2,Frequency,Power,.,51,擴頻技術的抗干擾,.,52,多用戶情況,.,53,移動傳播環(huán)境,Thepeaksandbottomsofreceivedpowerappear,inproportiontoDopplerfrequency.,BaseStation(BS),MobileStation(MS),multi-pathpropagation,.,54,傳統(tǒng)技術RAKE接收機,因為CDMA具有很高的時間分辨度,CDMA信號的不同路徑延遲均可以等同對待所以，來自所有路徑的能量可以通過調整相位和路徑延遲而被累加起來-這就是RAKE接收機的原理,CDMAReceiver,CDMAReceiver,SynchronizationAdder,來自path-2和path-3的干擾,.,55,傳統(tǒng)技術功率控制,精確功率控制是CDMA系統(tǒng)能成功運行的重要條件反向功率控制“遠近效應”正向功率控制鄰小區(qū)干擾功率控制算法：開環(huán)、閉環(huán)、外環(huán),.,56,傳統(tǒng)技術軟切換,切換過程,.,57,PARTIII,TD-SCDMA基礎,.,58,IMT-2000的歷史背景,1985年,ITU啟動了FPLMTS（未來公共陸地移動通信系統(tǒng)）1991年,ITU成立了TG8/1工作組，專門負責FPLMTS的標準制定。1992年,WARC（世界無線電行政大會）對FPLMTS的頻率進行了劃分。1996年，正式更名為IMT-2000.1997年，征集空中接口的無線傳輸技術（RTT）的候選方案2000年，在芬蘭赫爾辛基召開的ITUTG8/1第18次會議最終通過了IMT-2000無線接口技術規(guī)范建議(IMT.RSPC)。最終確立了IMT-2000所包含的5個無線接口技術標準。,DMAMC,CDMADS,.,59,3G國際標準化組織,ITU:是一個政府間組織,在制定標準時采用協(xié)商一致的原則。1865年成立，總部位于瑞士日內瓦。1920年我國加入國際電聯(lián)（1972年恢復）。ITU-T:電信標準部,電信標準部設有14個研究組ITU-R:無線電通信部，無線電通信部設有8個研究組ITU-D:電信發(fā)展部，電信發(fā)展部門旨在促進第三世界國家的電信發(fā)展3GPP：該組織由各個國家和地區(qū)的電信標準化組織組成1998年12月，第三代協(xié)作項目組織成立主要是制訂以GSM核心網為基礎，UTRA為無線接口的第三代技術規(guī)范3GPP2：該組織是于1999年1月成立主要是制訂以ANSI-41核心網為基礎，CDMA2000為無線接口的第三代技術規(guī)范。,.,60,ITU3G候選技術,RadioInterfaces,CDMA,TDMA,.,61,三大主流無線接口標準,DS-FDD,J-Phone愛立信阿爾卡特諾基亞朗訊北電富士通夏普,TDD(LCR),大唐西門子中興華為普天,.,62,TDSCDMA標準的歷程,TDSCDMA成為國際第三代移動通信標準之一2000.5,香山會議,正式向ITU提交TD-SCDMA標準建議1998.6,TD-SCDMA成為ITU3G候選方案1999.11,赫爾辛基ITU會議,伊斯坦布爾無線電大會,TDSCDMA成為3GPP標準R42001.3,加洲棕櫚泉3GPP全會,郵電部批準中國提交TD-SCDMA標準1998.1,大唐集團在1995年開始預研SCDMA和TDSCDMA技術,.,63,TD-SCDMA產業(yè)環(huán)境,60MHz,30MHz,FDD,TDD,15MHz,Satellite,1785,1850,1755,1880,1920,1980,2010,2025,2110,2170,2300,2400,Satellite,40MHz,TDD155MHz,.,64,TD-SCDMA產業(yè)環(huán)境,.,65,什么是TD-SCDMA,TDSCDMATimeDivision-SynchronizationCodeDivisionMultipleAccess是ITU正式發(fā)布的第三代移動通信空間接口技術規(guī)范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持是中國電信百年來第一個完整的通信技術標準，是UTRAFDD可替代的方案是集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA技術優(yōu)勢于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強的移動通信技術它采用了智能天線、聯(lián)合檢測、同步CDMA、低碼片速率、多時隙、可變擴頻因子、自適應功率調整等技術,.,66,與WCDMA的對比,WCDMA,Frequency,Time,code,5MHz,TD-SCDMA,Frequency,Time,code,1.6MHz,.,67,TD-SCDMA關鍵技術,時分雙工（TDD）靈活的無線資源分配方式;上行同步降低干擾，提高系統(tǒng)容量;智能天線與聯(lián)合檢測大幅降低系統(tǒng)干擾動態(tài)信道分配（DCA）降低系統(tǒng)干擾接力切換提高切換效率,.,68,雙工方式,1920,1925,2110,2115,Uplink,Downlink,WCDMA/GSM,1885,1886.6,TD-SCDMA,frequency,code,time,frequency,code,time,.,69,時分雙工,時分雙工的優(yōu)勢,便于利用不成稱的頻譜資源可高效率地滿足不對稱業(yè)務需要上下行對稱，利于使用智能天線、預RAKE等新技術無需笨重的射頻雙工器,資源:,.,70,上行同步,所有終端的上行信號到達NodeB時是同步的上行的信道碼是正交的可降低多址干擾提高系統(tǒng)性能簡化設計，降低成本,Basestation,Codechannel1,Codechannel2,CodechannelN,.,71,智能天線,使用智能天線.能量僅指向小區(qū)內處于激